第6章 軸・軸継手 6.1 回転軸

6.1.1 軸の種類

回転軸：回転と動力を伝える

主な軸の種類

5.1.2 軸設計における基本事項

・強さ（強度）：軸に加わる様々な荷重に対して、十分な 強度を持つ ・剛性：荷重によるたわみやねじれなどの変形を押さえる ↓ 剛性設計 ・振動：危険速度を高めたり、回避する工夫をする ・腐食･摩耗：腐食や摩耗に耐性を持たせる

入手性、コスト、加工性等を考慮 ＋

5.1.3 軸の強さ

軸に作用する荷重の種類 ① ねじりモーメントだけが作用 ② 曲げモーメントだけが作用 ③ ねじりと曲げが同時に作用 ④ 軸力（軸方向荷重）が付加

(1) 曲げだけを受ける軸

円形断面のはりとして扱う 第3章を参照

・中実軸

・中空軸

計算されたd、d2よりも一回り大きな 寸法を表6-2から選ぶ

（実用的には、軸受がある直径にする）

(2) ねじりだけを受ける軸 ・中実軸

・中空軸

・伝達動力から軸径を求める場合 動力［kW］をn［min-1］で伝達する時のトルクT［N･mm］

(3) 曲げとねじりを受ける軸 軸に曲げモーメントMとねじりモーメントTが同時に加わる

相当ねじりモーメントTeと相当曲げモーメントMeに換算し、 大きい方の軸径とする

相当曲げモーメントからの計算

相当ねじりトルクからの計算 比較して 大きい軸径 を選ぶ

6.1.4 軸の剛性

(1) 曲げ剛性 剛性：単位荷重当たりの変形量 → 小さく抑える必要がある

軸の中央に集中荷重Wが作用した時の最大たわみ

両端支持はりとして、

一般の軸では、 最大たわみを 0.35mm／m 以下にする

(2) ねじり剛性

長さlの軸にトルクTが作用した場合のねじれθは、

ねじれをθ以下にするために必要な軸径は、

動力P[kW]を伝えるためには、

軸のねじれ許容値は、1m当たり1／3°や1／4°

材料が鉄鋼ならば、

軸径としては、曲げ、ねじりの許容値を満たす 軸径の大きい方を採用する

6.1.5 軸に回転部品を取り付ける要素 (1) キー

軸と歯車、プーリなどへトルクを伝達する機械要素

キーは中央部でせん断を受けるので、せん断力で破壊 しない断面積（幅と長さ）を確保して、表6-3から寸法を 選択する。

(2) ピン

ピンの用途 ・位置決め ・部品間のずれ防止 ・ ・

(3) スプライン

(4) セレーション

軸とハブに複数の歯と溝を加工し、 かみ合いによってトルクを伝達する

溝数は、6 or 8

スプラインと同じ原理でトルクを伝達 するが、歯が小さく、多い

歯の形は、三角やインボリュート 歯数は、

(5) フリクションジョイント

軸との間にすきまを設けて、 その部分を膨張させること によって、摩擦力を発生 させて、トルクを伝達する

キー溝などの加工が不要に なるが、装置自体が大きく、 重く、アンバランスを大きく する

6.2 軸継手 駆動源（モータ等）と軸をつなぐ機械要素

回転トルクだけを伝達する

6.2.1 軸継手の設計で注意すべき事項

さらに、2軸の偏心、角度誤差、継手自体の大きさ等

6.2.2 おもな軸継手 (1) 固定軸継手 ・2軸の軸線がよく一致していることが必要 ・フランジ型の場合は、 ① フランジ端面の摩擦力 ② ボルトのせん断抵抗 でトルクを伝達する

(2) たわみ軸継手 ・2軸の軸線を合わせることが難しい場合 ・振動や衝撃を緩和（伝えたくない）場合 に使用する

2軸の軸線誤差は、常に小さくする必要がある （高速回転における振動上昇の原因）

(3) オルダム継手

2軸の平行心ずれが大きい場合にも適用できる

機構学で 学習済み(?)

(4) 自在継手（ユニバーサルジョイント）

2軸の角度誤差が大きい場合にも適用できる

機構学で 学習済み(?)

α≦30°

しかし、原動軸（入力）の回転 と従動軸（出力）の回転には

位相差（速度むら） がある

軸のもう一端に 同じ角度でもう １つ設置すると 位相差を相殺 できる

今週の演習問題

テキストP144、問題6

ただし、中空軸の 外径を40mmに変更